JP2000193432A - 画像認識による計測方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価でシンプルな機器構成により、高速にシ
リコンウェハバンプの２次元／３次元の同時計測を可能
とする画像認識による計測装置を提供する。 【解決手段】 レーザプロジェクタ等の投影装置２から
レーザ光を投影し、ウェハ鏡面反射光と撮像装置２のカ
メラの光軸が平行になるように撮像装置３のカメラを設
置し、ウェハ投影線とはんだ投影線を撮像可能にする。
撮像装置３のカメラで撮像したウェハ投影線（基準線）
からのはんだ投影線のオフセットａを求め、はんだ高さ
をｈ＝ａ＊ｓｉｎθ／ｃｏｓ（９０°−２θ）から求め
る。ここで、細線化のために、はんだ投影線とウェハ投
影線を同時に同一撮像条件で撮像するのが難しい場合に
は、それぞれの撮像条件を変えて時差撮像する。撮像条
件として、照明装置１の照明条件、投影装置２、撮像装
置３の輝度条件等を変えることで、はんだ投影線とウェ
ハ投影線の極細線を個別に得、高精度化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安価でシンプルな
レーザプロジェクタ等を用いて、ＣＣＤカメラ等の撮像
により、比較的短時間で、高精度に計測対象物、特にシ
リコンウェハバンプ等の２次元／３次元計測を可能とす
る計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、クリームはんだ印刷の検査は、は
んだ面積を計測し、そのはんだ面積からはんだ印刷の良
否（ずれ、だれ・にじみ、かすれ、はんだ無し、ブリッ
ジ）を判定する２次元検査が主流であった。しかし、基
板実装の高密度化、ファインピッチ化に伴い、はんだ不
足／過多の印刷不良が、リフロー後の後工程で、未はん
だ（オープン）／ブリッジ（ショート）の不良に容易に
繋がるようになり、はんだ高さからはんだ不足／過多を
検査する３次元検査の必要性が高まってきた。

【０００３】例えば、クリームはんだの高さは、マスク
スクリーンの板厚で決まり、１００μｍオーダである。
これに対応できる高精度の高さ計測の代表的な装置とし
ては、レーザ変位計（三角測量、共焦点法）がある。レ
ーザ変位計は、分解能０．１μｍ、繰り返し精度１μｍ
のオーダーの精度であり、微細なはんだ高さの計測に適
している。

【０００４】また、３次元のレーザ計測方式として、レ
ーザ変位計の他に、レーザプロジェクタがある。図９に
その計測原理を、図１０に撮像画像の例を示す。レーザ
プロジェクタは、レジスト等の物体面上の３次元の計測
対象物に対してレーザスリット光を斜め（角度θ）から
投影し、直上のＣＣＤカメラではんだの光切断線（はん
だ投影線）を撮像して物体面（レジスト）からの反射光
（レーザ基準線）とのオフセットａを求め、オフセット
ａから高さ換算（ｈ＝ａ＊ｔａｎθ）する方式である。
分解能は２０μｍ程度であり、レーザ変位計と比べると
精度が落ちるが、次のような長所がある。

【０００５】・計測時間は、ＣＣＤカメラでレーザスリ
ット光を撮像するので比較的短時間である。

【０００６】・ＣＣＤカメラは、直上に配置されるの
で、２次元検査と３次元検査に併用できる。

【０００７】・比較的低コストである。

【０００８】このようにレーザプロジェクタは、機器構
成がシンプルでかつ安価であることから、プリント基板
のクリームはんだ印刷、部品実装、リフロー後のはんだ
フィレット等の３次元検査に用いられるようになってき
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ変位計には、レーザスキャンに時間がかかり計測時
間が長くなる、比較的高コストである、３次元検査専用
の機器構成であり、２次元検査との併用は難しくトータ
ル的にも検査設備とコストが増える、鏡面反射タイプ／
拡散反射タイプの使い分けが必要である、というような
問題があるので、インライン検査には必ずしも向いてい
るとはいえない。

【００１０】他方、レーザプロジェクタでは、図１０に
示すように、はんだ投影線は、高輝度の拡散反射光であ
り、投影線の分散が生じ、線幅が広がる。これは分解能
・測定精度の低下に繋がるので、各種撮像条件の最適化
により、はんだ投影線の細線化をはからねばならない。
しかし、はんだ投影線に最適な撮像条件は、レーザ基準
線にとっては不利な撮像条件となりうる。従って、次の
ような課題を解決する必要があった。

【００１１】（課題１）各種撮像条件の最適化により、
高分解能のレーザ基準線とともに、高輝度の分散光であ
るはんだ投影線を細線化し、高分解能の投影線を得て、
測定精度を向上させる。撮像条件とは、照明条件、レー
ザ光出力、カメラ受光条件等である。

【００１２】また、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）
の普及に伴って、シリコンウェハのＣＳＰバンプはんだ
に対する３次元検査のニ一ズが増大しているが、レーザ
プロジェクタをシリコンウェハのＣＳＰバンプはんだ高
さ計測に適用する場合、図１１に示すように、レーザ光
はシリコンウェハ上で鏡面反射（全反射）するので、直
上のカメラから全く観測できないという問題が発生す
る。シリコンウェハ上のはんだ高さを求めるには、図９
に示したように、はんだのレーザ光切断線（はんだ投影
線）のオフセットａを測定するための基準となる、シリ
コンウェハ基準面上のレーザ基準線（ウェハ投影線）を
決定することが不可欠である。従って、レーザプロジェ
クタをシリコンウェハのＣＳＰバンプはんだ高さ計測に
適用する場合においては、次のような課題を解決する必
要があった。

【００１３】（課題２）シリコンウェハ上のウェハ投影
線とともに、鏡面反射光をカメラで撮像してレーザ基準
線を決定し、シリコンウェハ等の上のＣＳＰバンプ等の
３次元計測を可能とする。

【００１４】（課題３）課題１、あるいは課題２ととも
に課題１を解決する場合において、高分解能のレーザ基
準線とはんだ投影線とを比較的高速に抽出し、測定時間
が比較的短時間であるというレーザプロジェクタの特徴
を維持する。

【００１５】要するに、本発明の課題は、レーザプロジ
ェクタ等を用いて、安価でシンプルな機器構成で、ＣＣ
Ｄカメラ等の撮像により比較的短時間で、高精度に、プ
リント回路基板やシリコンウェハ上のＣＳＰバンプ等の
はんだ高さや面積等の２次元／３次元計測を行うことが
できる計測方法および装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下に列記す
る手段により上記の課題を解決する。

【００１７】その一手段は、収束パターン光であるレー
ザパターン光を、物体面と該物体面上の計測対象物に斜
めから投影するレーザ投影段階と、該投影されたレーザ
パターン光の該物体面からの反射光を直上から撮像する
撮像段階と、該撮像した物体面からの反射光と該計測対
象物からの反射光の画像認識により、該計測対象物の３
次元計測を行う計測方法において、該物体面からの反射
光の撮像に適した撮像条件で該レーザ投影段階と該撮像
段階と、該物体面上の計測対象物からの反射光の撮像に
適した撮像条件で該レーザ投影段階と該撮像段階とを、
前記の順序またはその逆の順序で実行し、次に、該計測
段階を実行することを特徴とする画像認識による計測方
法である。

【００１８】あるいは、収束パターン光であるレーザパ
ターン光を、鏡面または鏡面に準ずる物体面と該鏡面上
または該物体面上の計測対象物に斜めから投影するレー
ザ投影段階と、該投影されたレーザパターン光の該鏡面
または該物体面からの反射光の光軸、或いは、その近傍
の光軸に沿って該鏡面または該物体面からの反射光と該
計測対象物からの反射光を斜めから撮像する撮像段階
と、該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該
計測対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象
物の３次元計測を行う計測段階とを、有することを特徴
とする画像認識による計測方法である。

【００１９】あるいは、上記の画像認識による計測方法
において、鏡面または鏡面に準ずる物体面からの反射光
の撮像に適した撮像条件でレーザ投影段階と撮像段階
と、該鏡面または鏡面に準ずる物体面上の計測対象物の
撮像に適した撮像条件で該レーザ投影段階と該撮像段階
とを、前記の順序またはその逆の順序で実行し、次に、
計測段階を実行することを特徴とする画像認識による計
測方法である。

【００２０】あるいは、以上の画像認識による計測方法
の前段或いは後段において、計測対象物の輪郭形状の撮
像に適した撮像条件で該計測対象物の輪郭形状を撮影す
る段階と、該撮像した計測対象物の輪郭形状の画像認識
により、該計測対象物の２次元計測を行う計測段階と
を、有することを特徴とする画像認識による計測方法で
ある。

【００２１】あるいは、収束パターン光であるレーザパ
ターン光を、物体面と該鏡面上または該物体面上の計測
対象物に斜めから投影するレーザ光投影手段と、該投影
されたレーザパターン光の該物体面からの反射光と該計
測対象物からの反射光を直上から撮像する撮像手段と、
該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該計測
対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象物の
３次元計測を行う処理手段とを、具備する画像認識によ
る計測装置において、該撮像手段は、該物体面からの反
射光と該計測対象物からの反射光の画像を、それぞれに
適合した撮像条件で時差撮像するものであることを特徴
とする画像認識による計測装置である。

【００２２】あるいは、収束パターン光であるレーザパ
ターン光を、鏡面または鏡面に準ずる物体面と該鏡面上
または該物体面上の計測対象物に斜めから投影するレー
ザ光投影手段と、該投影されたレーザパターン光の該鏡
面または該物体面からの反射光の光軸、或いは、その近
傍の光軸に沿って該鏡面または該物体面からの反射光と
該計測対象物からの反射光を斜めから撮像する撮像手段
と、該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該
計測対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象
物の３次元計測を行う処理手段とを、具備することを特
徴とする画像認識による計測装置である。

【００２３】あるいは、以上の画像認識による計測装置
において、前記計測対象物の照明手段を具備し、前記処
理手段は、前記３次元計測とともに、前記撮像手段によ
り撮像した計測対象物の画像認識により、２次元計測を
行うものであることを特徴とする画像認識による計測装
置である。

【００２４】あるいは、前記撮像手段は、前記鏡面また
は物体面からの反射光と前記計測対象物からの反射光の
画像を、それぞれに適合した撮像条件で時差撮像するも
のであることを特徴とする画像認識による計測装置であ
る。

【００２５】あるいは、前記撮像手段は、前記鏡面また
は物体面からの反射光と前記計測対象物からの反射光の
画像ならびに前記２次元計測における画像を、それぞれ
に適合した撮像条件で時差撮像するものであることを特
徴とする画像認識による計測装置である。

【００２６】あるいは、前記処理手段は、前記時差撮像
の制御と、該時差撮像における撮像条件の切り換えを自
動的に制御するものであることを特徴とする画像認識に
よる計測装置である。

【００２７】本発明では、物体面および物体面上のはん
だバンプ等からの反射光や２次元計測時の画像を時差撮
像して、それぞれの撮像時において最適な撮像条件で撮
像することにより、それぞれの反射光の細線化や明瞭化
を図り、高精度な計測を可能にして、本発明の課題１を
解決する。

【００２８】また、シリコンウェハ上で鏡面反射したレ
ーザスリット投影光等のレーザパターン光の反射光を、
反射光と等しい光軸をもつＣＣＤカメラ等で撮像するこ
とにより、レーザ基準線を決定して、シリコンウェハバ
ンプ等の上のレーザ投影光も同時に撮像し、オフセット
計測等の画像処理を行い高さに換算することで、シリコ
ンウェハバンプの３次元計測ヘの安価なレーザプロジェ
クタ等の適用を可能にし、本発明の課題２を解決する。

【００２９】さらには、上記した時差撮像における撮像
条件を瞬時に自動切換することで、本発明の課題３を解
決する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。

【００３１】図１に、本発明の第１の実施形態例を説明
する構成図を示す。本実施形態例は、図６のレーザプロ
ジェクタを用いた従来の計測装置において、時差撮影を
行う例を示すものである。

【００３２】本実施形態例は、ＬＥＤ等の照明装置１
と、物体面（例えば、プリント回路基板レジスト）上の
計測対象物（例えば、クリームはんだ）に斜め方向から
収束パターン光であるレーザパターンを投影する投影装
置（レーザパターンプロジェクタ等）２と、物体面上の
計測対象物の直上に配置され物体面および計測対象物の
画像を時差撮影で取り込む撮像装置（ＣＣＤカメラ、画
像入力ボード等）３と、撮像した画像をストアする記憶
装置（画像メモリ、メモリ、ハードディスク等）４と、
ストアされた画像を読み出して画像処理により２次元／
３次元計測を行う処理ソフトウェアを内蔵する処理装置
（ＣＰＵ）５と、画像ならびに計測結果を表示する表示
装置（ディスプレー）６から構成される。

【００３３】図２に、本実施形態例での計測の手順をフ
ロー図により示す。

【００３４】先に述べたとおり、レジスト上に拡散反射
体のクリームはんだを印刷すると、投影装置２からレー
ザスリット光を投影した場合、直上のカメラからは、は
んだの拡散反射光（はんだ投影線）は明瞭に撮像できる
が拡散光のため線幅が拡がり、一方レジストからの反射
光（レーザ基準線）は、光量が少なく明瞭に撮像できな
い。したがって、精度を上げるために、はんだ投影線を
細線化しようとすれば、レーザ基準線が撮像できない状
態が発生し、レーザ基準線を明瞭に撮像しようとすれ
ば、高精度な計測ができないという可能性がある。

【００３５】そこで、本実施形態例では、レーザ基準線
を撮像する段階とは別に、はんだ投影線を細線化するた
めに、高輝度の分散光の光量調整（光出力、受光量）を
行う撮像条件を最適化して時差撮像する段階を設けるこ
とで、本発明の課題１を解決する。例えば、具体的に撮
像条件を最適化するには、レーザ光の出力調整、照明輝
度やカメラ絞り、カメラシャッタ速度調整によるカメラ
受光量調整、段差照明のレベル選択等による選択的受光
量の調整を行う。

【００３６】また、レーザ基準線を撮像する段階につい
ても、分散最小でコントラスト最大となるように同様に
調整を行い、撮像条件を最適化する。

【００３７】図２では、レーザ基準線の撮像に続いて、
はんだ投影線の撮像を行う例を示したが、その順序は逆
であっても構わない。

【００３８】撮像された画像は順次、記憶装置４にスト
アされ、ＣＰＵ５はこれらを読み出して、図９で説明し
た測定原理にしたがって、はんだ投影線のレーザ基準線
からのオフセットａを高さ換算して、３次元計測を行
う。

【００３９】なお、上記時差撮像と３次元計測の一連の
処理の前段または後段において、レーザ出力をＯＦＦに
して、ＬＥＤ等の照明装置１により、レジストとはんだ
とのコントラストが得られる照明条件やカメラの受光条
件、シャッタ速度等の撮像条件を調整してはんだの輪郭
形状を撮像する段階と、ＣＰＵ５での画像処理による面
積等を求める２次元計測を行う段階とを、付加すること
も可能である。両者の計測結果により、はんだの体積等
を計測することも可能になる。

【００４０】さらに、図２で示した、最適な撮像条件の
異なるレーザ基準線とはんだ投影線あるいは２次元計測
のための撮像に対して、撮像条件の自動切換による時差
撮像をＣＰＵ５の制御により行うことで、計測時間が短
時間であるというレーザプロジェクタの特徴を維持する
という、本発明の課題３を解決することができる。例え
ば、具体的には、レーザ光出力レベル、ＬＥＤ等の照明
輝度レベル、ＬＥＤ段差照明の選択、電子シャッタ速度
等の自動切換を行う。このためには、照明装置１、投影
装置２、撮像装置３として、ＣＰＵ５からの指令により
制御や調整の可能なものを用いる。

【００４１】図３に、本発明の第２の実施形態例を説明
する構成図を示す。

【００４２】本実施形態例は、ＬＥＤ等の照明装置１
と、物体面（例えば、シリコンウェハ）上の計測対象物
（例えば、ＣＳＰバンプ）に斜め方向から収束パターン
光であるレーザパターンを投影する投影装置（レーザパ
ターンプロジェクタ等）２と、カメラの光軸が物体面上
の計測対象物のレーザ光の鏡面反射光の光軸に平行に配
置され物体面および計測対象物の画像を時差撮影で取り
込む撮像装置（ＣＣＤカメラ、画像入力ボード等）３
と、撮像した画像をストアする記憶装置（画像メモリ、
メモリ、ハードディスク等）４と、ストアされた画像を
読み出して画像処理により２次元／３次元計測を行う処
理ソフトウェアを内蔵する処理装置（ＣＰＵ）５と、画
像ならびに計測結果を表示する表示装置（ディスプレ
ー）６から構成される。

【００４３】図４、図５に、本実施形態例での測定対象
物の例を示す。本実施形態例では、シリコンウェハ上に
アレイ状に配列されたＣＳＰにおけるクリームはんだ印
刷されたＣＳＰバンプの高さ／断面を計測することを可
能にする場合について説明する。

【００４４】図５（ａ）に示すように、ＣＳＰバンプは
シリコンウェハ上に格子状に敷き詰めて配列されたパタ
ーンとして印刷されている。先に述べたとおり、鏡面反
射面のシリコンウェハに拡散反射体のクリームはんだの
バンプを印刷するので、投影装置２からレーザスリット
光を投影した場合、図１０に示したように、直上のカメ
ラからは、はんだの拡散反射光は撮像できるが、ウェハ
の鏡面反射光は撮像できない。

【００４５】そこで本実施形態例では、図６に示すよう
に、まず鏡面反射光と撮像装置３のカメラの光軸が平行
になるように撮像装置３のカメラを設置し、ウェハ投影
線とはんだ投影線を撮像できるようにする。ウェハ投影
線はウェハ基準面上のレーザ基準線となり、はんだ投影
線のオフセットを計測する基準線となる。撮像されたウ
ェハ投影線とはんだ投影線を含む画像は記憶装置４にス
トアされる。

【００４６】図７に、レーザ基準線とはんだ投影線の計
測例を示す。はんだ投影線は、はんだバンプを光切断す
ることにより、はんだ高さに比例するオフセットａとし
て現れる。

【００４７】図８に、本発明における測定原理を示す。
投影装置２からのレーザスリット光の投射角をθ、撮像
装置３のカメラで撮像したレーザ基準線からのはんだ投
影線のオフセットをａとすると、はんだ高さｈは次の式
で与えられる。

【００４８】 ｈ＝ａ＊ｓｉｎθ／ｃｏｓ（９０°−２θ） 特に、θ＝４５°のときｈ＝ａ／√２ ＣＰＵ５は、撮像が終了し、その画像が記憶装置４にス
トアされると、その画像を読み出して上式に基づいて３
次元計測を行う。レーザスリット光の投射角θ等は予め
入力しておくか、検出器を備えて読み込む。

【００４９】なお、はんだ画像の輪郭線から求まるはん
だ面積をｓ′とすると、実際のはんだ面積ｓは次の式で
与えられ、３次元計測と同時に２次元計測を行うことが
可能である。

【００５０】ｓ＝ｓ′＊ｃｏｓ（９０°−２θ） はんだ高さの計測においては、レーザ投影線（ウェハ投
影線、レーザ基準線）およびはんだ投影線は、可能な限
り細線化し分解能を上げ、計測精度を向上させなければ
ならない。ところで、拡散反射のはんだ投影線は、投影
線の分散のため、高輝度ではあるが線幅が広い。これに
対し、鏡面反射のウェハ投影線は受光角の振れによって
輝度が下がり線幅も狭い（図７参照）。従って、細線化
を図るために、はんだ投影線とウェハ投影線を同時に同
一撮像条件で撮像するのが難しい場合には、図２と同様
に、はんだ投影線とレーザ基準線であるウェハ投影線を
撮像条件を変えて時差撮像する。撮像条件として、照明
装置１の照明条件、投影装置（レーザプロジェクタ等）
２、撮像装置３の輝度条件等を変えることにより、はん
だ投影線とウェハ投影線の極細線を個別に得ることがで
きる。また、面積等の２次元検査を行う場合に撮像条件
を変える必要が有る場合にも、撮像条件を最適に変えた
時差撮影により行うことができる。

【００５１】以上のように、投影装置（レーザプロジェ
クタ）２からレーザスリット光をシリコンウェハ上に投
影し、鏡面反射したレーザスリット反射光を、反射光の
光軸に沿うようにして設置した撮像装置３のＣＣＤカメ
ラで撮像することにより、ウェハ基準面上のレーザ基準
線を抽出し位置決めを行うことで、本発明の課題２が解
決される。

【００５２】理論的には、鏡面反射ではレーザプロジェ
クタの投射角θ１＝ＣＣＤカメラの光軸傾斜角θ２＝θ
であるが、実用上、両者の角度を、レーザ基準線が分散
最小でコントラスト最大となるように調整する。

【００５３】また、上述したように、はんだ投影線を細
線化するために、高輝度の分散光の光量調整（光出力、
受光量）を行う撮像条件を最適化して時差撮像すること
で、本実施形態においても、本発明の課題２が解決され
る。例えば、具体的に撮像条件を最適化するには、レー
ザ光の出力調整、照明輝度やカメラ絞り、カメラシャッ
タ速度調整によるカメラ受光量調整、段差照明のレベル
選択等による選択的受光量の調整を行う。

【００５４】また、レーザ基準線についても分散最小で
コントラスト最大となるように同様に調整を行い、撮像
条件を最適化する。

【００５５】図２では、レーザ基準線の撮像に続いて、
はんだ投影線の撮像を行う例を示したが、その順序は逆
であっても構わない。

【００５６】撮像された画像は順次、記憶装置４にスト
アされ、ＣＰＵ５はこれらを読み出して、上記した測定
原理図にしたがって、はんだ投影線のレーザ基準線から
のオフセットａを高さ換算して、３次元計測を行う。

【００５７】なお、上記時差撮像と３次元計測の一連の
処理の前段または後段において、レーザ出力をＯＦＦに
してＬＥＤ等の照明装置１により、ウェハとはんだとの
コントラストが得られる照明条件やカメラの受光条件、
シャッタ速度等の撮像条件を調整してはんだの輪郭形状
を撮像する段階と、ＣＰＵ５での画像処理による面積等
を求める２次元計測を行う段階を、付加することも可能
である。両者の計測結果により、はんだの体積等を計測
することも可能になる。

【００５８】さらに、最適な撮像条件の異なるウェハ投
影線とはんだ投影線あるいは２次元計測のための撮像に
対して、撮像条件の自動切換による時差撮像をＣＰＵ５
の制御により行うことで、本発明の課題３が解決され
る。例えば、具体的には、レーザ光出力レベル、ＬＥＤ
等の照明輝度レベル、ＬＥＤ段差照明の選択、電子シャ
ッタ速度等の自動切換を行う。このためには、照明装置
１、投影装置２、撮像装置３として、ＣＰＵ５からの指
令により制御や調整の可能なものを用いる。

【００５９】第２の実施形態例では、シリコンウェハ上
のＣＳＰバンプの高さ／断面の計測・検査を行う場合を
例に説明したが、本発明は、プリント回路基板上のＱＦ
Ｐ（クワッド フラット パッケージ）アレイ、ＢＧＡ
（ボール グリッド アレイ）バンプのはんだ高さ／断
面の計測・検査、及び、部品実装検査、はんだフィレッ
ト等の外観検査を行う場合など、広く２次元／３次元の
同時計測に適用可能である。

【００６０】例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）に
は、ＱＦＰ／ＢＧＡパッケージや各種チップ部品等が搭
載される。クリームはんだ印刷の工程では、ＱＦＰピン
アレイ、ＢＧＡボールグリッド、チップ部品ピンに対応
して、ＱＦＰアレイはんだ、ＢＧＡバンプはんだ、チッ
プパッドはんだが印刷される。基板実装の高密度化、バ
ッケージピンのファインピッチ化に伴って、はんだ不足
／過多の検査により、はんだ高さ・体積のコントロール
が必要となっている。はんだ印刷基板は、反射率の高い
はんだと反射率の低い基板レジストから構成されている
ので、光学系の計測を行う場合に、直上のカメラでは基
板レジストを観測するのが困難であったり、はんだと基
板レジストを同時に観測するのに困難が生じたりする。
レーザプロジェクタによる３次元計測では、はんだ投影
光（はんだ光切断線））は高輝度であり、レジスト投影
光（レーザ基準線）は低輝度となり、同時に同一撮像条
件で撮像するのが難しい場合がある。上記のシリコンウ
ェハと同様に、斜め方向に基板レジストに投影したレー
ザ投影線を撮像し、はんだ投影線とレーザ投影線を撮像
条件を変えて時差撮影することで、はんだ投影線とレー
ザ投影線のクリアーな画像を得ることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、安価でシンプルな機器構成により、短いタクト
タイムでシリコンウェハやプリント回路基板（ＰＣＢ）
上のはんだの２次元／３次元計測を行うことができる。
特に、低コストのレーザプロジェクタを高精度な３次元
計測に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例を示す構成図であ
る。

【図２】上記第１の実施形態例による計測の手順を示す
フロー図である。

【図３】本発明の第２の実施形態例を示す構成図であ
る。

【図４】上記第２の実施形態例の測定対象物の例として
シリコンウェハ上のＣＳＰアレイを示す図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は、上記第２の実施形態例の測
定対象物の例（ＣＳＰバンプ）における検査フレームと
レーザスリット光投影を示す図である。

【図６】上記第２の実施形態例での投影装置と撮像装置
の配置を説明する図である。

【図７】上記第２の実施形態例における、レーザ投影光
のシリコンウェハ上での鏡面反射光の撮像を説明する図
である。

【図８】上記第２の実施形態例における３次元計測の原
理を説明する図である。

【図９】従来のレーザプロジェクタによる３次元計測の
原理を説明する図である。

【図１０】従来のレーザプロジェクタによる次元計測に
おける撮像画像の例を示す図である。

【図１１】従来のレーザプロジェクタによる３次元計測
の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１…照明装置 ２…投影装置 ３…撮像装置 ４…記憶装置 ５…処理装置（ＣＰＵ） ６…表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA53 AA54 AA58 BB02 CC01 CC19 CC26 FF01 FF07 GG04 GG07 HH02 HH05 HH12 HH13 JJ03 JJ08 JJ09 JJ26 NN02 NN03 PP23 QQ24 QQ31 2G051 AA51 AA65 AB11 AB14 BA10 BB20 CA03 CA04 CB01 EA14 EB01 EB02 4M106 AA01 AD09 BA05 CA48 CA70 DB04 DB08 DB19 DH60 5B057 AA03 BA15 DA07 DB02 DB03 DC02 DC09

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 収束パターン光であるレーザパターン光
   を、物体面と該物体面上の計測対象物に斜めから投影す
   るレーザ投影段階と、 該投影されたレーザパターン光の該物体面からの反射光
   を直上から撮像する撮像段階と、 該撮像した物体面からの反射光と該計測対象物からの反
   射光の画像認識により、該計測対象物の３次元計測を行
   う計測方法において、 該物体面からの反射光の撮像に適した撮像条件で該レー
   ザ投影段階と該撮像段階と、 該物体面上の計測対象物からの反射光の撮像に適した撮
   像条件で該レーザ投影段階と該撮像段階とを、 前記の順序またはその逆の順序で実行し、 次に、該計測段階を実行することを特徴とする画像認識
   による計測方法。
2. 【請求項２】 収束パターン光であるレーザパターン光
   を、鏡面または鏡面に準ずる物体面と該鏡面上または該
   物体面上の計測対象物に斜めから投影するレーザ投影段
   階と、 該投影されたレーザパターン光の該鏡面または該物体面
   からの反射光の光軸、或いは、その近傍の光軸に沿って
   該鏡面または該物体面からの反射光と該計測対象物から
   の反射光を斜めから撮像する撮像段階と、 該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該計測
   対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象物の
   ３次元計測を行う計測段階とを、 有することを特徴とする画像認識による計測方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像認識による計測方法
   において、 鏡面または鏡面に準ずる物体面からの反射光の撮像に適
   した撮像条件でレーザ投影段階と撮像段階と、 該鏡面または鏡面に準ずる物体面上の計測対象物の撮像
   に適した撮像条件で該レーザ投影段階と該撮像段階と
   を、 前記の順序またはその逆の順序で実行し、 次に、計測段階を実行することを特徴とする画像認識に
   よる計測方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３のいずれか１項記載の
   画像認識による計測方法の前段或いは後段において、 計測対象物の輪郭形状の撮像に適した撮像条件で該計測
   対象物の輪郭形状を撮影する段階と、 該撮像した計測対象物の輪郭形状の画像認識により、該
   計測対象物の２次元計測を行う計測段階とを、 有することを特徴とする画像認識による計測方法。
5. 【請求項５】 収束パターン光であるレーザパターン光
   を、物体面と該鏡面上または該物体面上の計測対象物に
   斜めから投影するレーザ光投影手段と、 該投影されたレーザパターン光の該物体面からの反射光
   と該計測対象物からの反射光を直上から撮像する撮像手
   段と、 該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該計測
   対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象物の
   ３次元計測を行う処理手段とを、具備する画像認識によ
   る計測装置において、 該撮像手段は、該物体面からの反射光と該計測対象物か
   らの反射光の画像を、それぞれに適合した撮像条件で時
   差撮像するものであることを特徴とする画像認識による
   計測装置。
6. 【請求項６】 収束パターン光であるレーザパターン光
   を、鏡面または鏡面に準ずる物体面と該鏡面上または該
   物体面上の計測対象物に斜めから投影するレーザ光投影
   手段と、 該投影されたレーザパターン光の該鏡面または該物体面
   からの反射光の光軸、或いは、その近傍の光軸に沿って
   該鏡面または該物体面からの反射光と該計測対象物から
   の反射光を斜めから撮像する撮像手段と、 該撮像した該鏡面または該物体面からの反射光と該計測
   対象物からの反射光の画像認識により、該計測対象物の
   ３次元計測を行う処理手段とを、 具備することを特徴とする画像認識による計測装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の画像認識による
   計測装置において、 前記計測対象物の照明手段を具備し、 前記処理手段は、前記３次元計測とともに、前記撮像手
   段により撮像した計測対象物の画像認識により、２次元
   計測を行うものであることを特徴とする画像認識による
   計測装置。
8. 【請求項８】 前記撮像手段は、 前記鏡面または物体面からの反射光と前記計測対象物か
   らの反射光の画像を、それぞれに適合した撮像条件で時
   差撮像するものであることを特徴とする請求項６記載の
   画像認識による計測装置。
9. 【請求項９】 前記撮像手段は、 前記鏡面または物体面からの反射光と前記計測対象物か
   らの反射光の画像ならびに前記２次元計測における画像
   を、それぞれに適合した撮像条件で時差撮像するもので
   あることを特徴とする請求項７記載の画像認識による計
   測装置。
10. 【請求項１０】 前記処理手段は、前記時差撮像の制御
    と、該時差撮像における撮像条件の切り換えを自動的に
    制御するものであることを特徴とする請求項５、７、
    ８、９のいずれか１項記載の画像認識による計測装置。